(57)【要約】【課題】  音波式センサを用いても雑音による誤検出を防ぐことができ、また、高価な専用の超音波センサを使用せずに安価に構成できる自走式掃除機を提供する。【解決手段】  清掃機能と移動機能を有すると共に、障害物を検出するための送信及び受信用の音波式センサを有し、その送受信の時間差から障害物までの距離を検出して障害物を回避しながら清掃と移動を制御する制御手段を備え、当該制御手段は、前記音波式センサの受信波形波高値が距離に応じて予め定められた設定範囲内の時のみ障害物と認識し、それ以外は障害物と認識しないようにした。【選択図】        図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
清掃機能と移動機能を有すると共に、障害物を検出するための送信及び受信用の音波式センサを有し、その送受信の時間差から障害物までの距離を検出して障害物を回避しながら清掃と移動を制御する制御手段を備え、当該制御手段は、前記音波式センサの受信波形波高値が距離に応じて予め定められた設定範囲内の時のみ障害物と認識し、それ以外は障害物と認識しないことを特徴とする自走式掃除機。
【請求項２】
清掃機能と移動機能を有すると共に、障害物を検出するための送信及び受信用の音波式センサを有し、その送受信の時間差から障害物までの距離を検出して障害物を回避しながら清掃と移動を制御する制御手段を備え、当該制御手段は、前記音波式センサの受信波形幅が予め定められた設定範囲内の時のみ障害物と認識し、それ以外は障害物と認識しないことを特徴とする自走式掃除機。
【請求項３】
前記音波式センサの周波数を２０ｋＨｚ以下にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の自走式掃除機。
【請求項４】
前記制御手段は、壁際掃除中には壁際以外の掃除時よりも清掃機能の能力を大きくする制御を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の自走式掃除機。
【請求項５】
前記制御手段は、壁際以外を掃除中に壁やその他の障害物検出により方向転換する時には、壁際以外の掃除時よりも清掃機能の能力を大きくする制御を行うことを特徴とする請求項４記載の自走式掃除機。
【請求項６】
前記制御手段は、掃除終了後に停止する際には周囲の状況を前記音波式センサにて検出し、その状況に基づき周囲に何も無い箇所に停止する制御を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の自走式掃除機。
【請求項７】
前記制御手段は、前回使用後から今回使用時までに掃除機本体内蔵のバッテリを充電していない状態において運転開始操作がなされた時は、充電が必要である旨を報知する制御を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の自走式掃除機。
【請求項８】
掃除機本体内蔵のバッテリを充電するための充電装置を有すると共に、当該充電装置に、掃除機本体の音波式センサから発信された音波を受信すると、それとは異なる周波数の音波を発信する送受信部を備え、前記制御手段は、前記送受信部を用いて前記充電装置を特定して充電装置へ戻る制御を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の自走式掃除機。
【請求項９】
前記送受信部して、発信する周波数の異なるものを複数箇所に備えたことを特徴とする請求項８記載の自走式掃除機。
【請求項１０】
前記制御手段は、掃除中に前記バッテリの残量を監視すると共に、前記送受信部を用いて前記充電装置との距離を算出し、バッテリ残量で走行可能な距離が充電装置との距離未満とならないうちに充電装置へ戻る制御を行うことを特徴とする請求項８又は請求項９記載の自走式掃除機。
【請求項１１】
掃除機本体の音波式センサから発信された音波を受信すると、それとは異なる周波数の音波を発信する領域設定手段を備え、前記制御手段は、前記領域設定手段を用いて掃除禁止領域を特定し、その領域への走行を回避する制御を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の自走式掃除機。
【請求項１２】
掃除機本体の音波式センサから発信された音波を受信すると、それとは異なる周波数の音波を発信する領域設定手段を備え、前記制御手段は、前記領域設定手段を用いて掃除重点領域を特定し、その領域での走行時間を増やす制御を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の自走式掃除機。
【請求項１３】
周囲温度を検出する温度センサを備え、前記制御手段は、前記音波式センサを用いて対象物の距離を検出する際に、前記温度センサによって検出される周囲温度を用いて温度補正することを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の自走式掃除機。
【請求項１４】
前記制御手段は、掃除機本体内蔵の吸込モータの過速音を音波式センサを用いて検出し、ゴミ捨てが必要である旨を報知する制御を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の自走式掃除機。
【請求項１５】
前記制御手段は、掃除機本体内蔵の吸引モータの過速音を音波式センサを用いて検出し、吸引停止制御を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の自走式掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、清掃機能と移動機能とを備え、自動的に清掃を行う自走式掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、掃除機に移動機能を付加し、マイクロコンピュータと各種センサを搭載した，いわゆる自立誘導型の自走式掃除機が開発され、自動的に部屋全体を走行し掃除する技術が既に知られている（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。
【０００３】
また、掃除終了後に充電するために、自動的に充電装置まで戻る技術が既に知られている（例えば、特許文献１，特許文献３参照）。
【０００４】
また、対象物との距離を検出するために、超音波を用いて距離を算出する方法が既に確立されている。これは、空気中を伝わる音波速度が以下の式で求められるため、超音波を発信してから、対象物で反射し、その反射波を受信するまでの時間を検出することにより、対象物との往復距離が算出できるものである。
音波速度：V=331.5+0.6T（ｍ/ｓ）        T：周囲温度（℃）
そして、自走式掃除機において、壁やその他の障害物との距離を検出する際に、この超音波センサ技術が既に用いられている（例えば、特許文献１，特許文献２，特許文献４等参照）。
【０００５】
また、過剰なゴミの吸い込みを防止するために、その虞のある状態を圧力センサや電流センサを用いて検出して、ＬＥＤ等を用いたゴミ捨て表示や吸引停止を行う技術が既に知られている（例えば、特許文献５参照）。
【特許文献１】特開平７−８４２８号公報
【特許文献２】特開平２−１９１２６号公報
【特許文献３】特開平２−２０９１２１号公報
【特許文献４】特開昭６３−３１１９２３号公報
【特許文献５】特開平３−１７３５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これら従来の自走式掃除機は、音波式（超音波のものが殆ど）センサにより壁等の障害物の検出を行い、衝突しないよう回避を行うが、同じ周波数の雑音が入った場合は誤検出してしまうことになる。また、汎用の超音波センサのコストは高く、高価な商品にしか搭載できないが、可聴域に近い２０ｋＨｚ程度の音波を使用することにより汎用のブザーやマイクを使用することが可能となり、安価な障害物検出が構成できる。この場合、特に前述の誤検出する音が世の中には多く、手拍子やシーッという声や金属音などがそれにあたる。
【０００７】
また、これら従来の自走式掃除機は、掃除が終了し停止する際には、周囲の状況に関係なく停止する。この場合、近傍に高温発生源、例えばストーブや石油ファンヒータの温風吹出口などがある場所に停止した場合は、本体ケースの変形や破損、ひどい場合には火災に至る虞がある。また、家具等の入り組んだ場所に停止して、どこにあるか使用者が見つけにくいなどの問題が生じる。
【０００８】
また、これら従来の自走式掃除機はバッテリ式であり、当然充電が必要である。バッテリ容量については大きい方が運転時間も長く、また何回か掃除可能である。但し、それに伴い重量も重く、サイズも大きくなり、価格も高くなる。よって、実際には一日に一度使用するとした場合、一回分掃除できれば十分であり、掃除が終われば充電開始して明日掃除するまでに充電完了できれば効率的である。その場合、バッテリ容量は掃除対象の部屋を掃除できる程度であり、昨日掃除をし、そのまま充電せずに今日運転した場合はバッテリ残量は元々の容量から昨日消費した残りしかなく、掃除対象部屋を運転するには足りないことになり、部屋の掃除が中途半端になってしまう。
【０００９】
また、これら従来の自走式掃除機は掃除する部屋全体を一様に掃除しているが、清掃機能の能力を一様に高くすればバッテリ容量を大きくしなければならず、逆に一様に低くすればバッテリ容量は小さくて済むが掃除不十分な箇所が生じる。従って、効率的な掃除を行うことができず、バッテリ容量の最適化も図れない。
【００１０】
また、従来技術では、自動充電のために、特許文献１に示されているように自動電源充電手段（充電ステーション）に設けられて超音波を常時放射する超音波発振器を用いたり、特許文献３に示されているようにジャイロを用いて方向指示を行う慣性航法手段や無人搬送車に多く見られる反射テープによる光学式誘導手段を用いていた。すなわち、距離検出のために設けている音波式センサ（超音波センサ）を用いて、距離を検出しながら充電装置の場所を特定し、自動でその場所まで戻って充電することができなかった。
【００１１】
さらに、掃除終了後自動充電する際、バッテリ残量が少ない場合、充電装置に戻るまでにバッテリがなくなり、途中で停止してしまうことがあった。
【００１２】
また、従来技術では、掃除する部屋の中で、掃除させたくない領域や、より重点的に掃除させたい領域を特定できず、走行制御に反映させることができなかった。
【００１３】
また、異なる使用環境における音波速度を正確に算出できないため、距離検出精度の向上が望まれていた。
【００１４】
また、過剰なゴミの吸い込みを防止する制御には圧力センサや電流センサを用いたものが多く、ゴミの種類によっては吸込モータの過速状態を正確に検出することができなかった。
【００１５】
そこで、本願発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、音波式センサを用いても雑音による誤検出を防ぐことができ、また、高価な専用の超音波センサを使用せずに安価に構成できる自走式掃除機を提供することを目的とするものである。
【００１６】
また、通常、塵や埃などは部屋の壁際などの隅に溜まることが多い点に着目して、塵や埃の溜まりやすい壁際等においてのみ、清掃機能の能力を大きくすることにより効率的な掃除を行うことができ、バッテリ容量の最適化を図ることもできる自走式掃除機を提供することを目的とするものである。
【００１７】
また、掃除が終了し停止する際には、近傍に高温発生源等がある場所には停止せずに本体ケースの変形や破損等を防ぐことができ、また、家具等が入り組んだ場所には停止せず使用者が見つけやすい自走式掃除機を提供することを目的とするものである。
【００１８】
また、充電せずに運転しようとした場合に、部屋の掃除が中途半端になってしまうことがないよう注意喚起することができる自走式掃除機を提供することを目的とするものである。
【００１９】
また、音波式センサを用いて効率的に自動充電を行うことができる自走式掃除機を提供することを目的とするものである。
【００２０】
さらに、どのようなバッテリ残量の場合でも、確実に自動充電を行うことができる自走式掃除機を提供することを目的とするものである。
【００２１】
また、掃除する部屋全体の中でも、掃除させたくない領域や、より重点的に掃除させたい領域を設定することができ、掃除効率を向上することができる自走式掃除機を提供することを目的とするものである。
【００２２】
また、壁等の障害物との距離検出精度が向上した自走式掃除機を提供することを目的とするものである。
【００２３】
また、ゴミの種類に関係なく、吸込モータの過速状態を正確に検出でき、掃除機の性能劣化を防ぐことができる自走式掃除機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記のような目的を達成するために、本願発明は、清掃機能と移動機能を有すると共に、障害物を検出するための送信及び受信用の音波式センサを有し、その送受信の時間差から障害物までの距離を検出して障害物を回避しながら清掃と移動を制御する制御手段を備え、当該制御手段は、前記音波式センサの受信波形波高値が距離に応じて予め定められた設定範囲内の時のみ障害物と認識し、それ以外は障害物と認識しないことを特徴とするものである。
【００２５】
また、清掃機能と移動機能を有すると共に、障害物を検出するための送信及び受信用の音波式センサを有し、その送受信の時間差から障害物までの距離を検出して障害物を回避しながら清掃と移動を制御する制御手段を備え、当該制御手段は、前記音波式センサの受信波形幅が予め定められた設定範囲内の時のみ障害物と認識し、それ以外は障害物と認識しないことを特徴とするものである。
【００２６】
さらに、前記音波式センサの周波数を２０ｋＨｚ以下にしたことを特徴とするものである。
【００２７】
また、前記制御手段は、壁際掃除中には壁際以外の掃除時よりも清掃機能の能力を大きくする制御を行うことを特徴とするものである。
【００２８】
さらに、前記制御手段は、壁際以外を掃除中に壁やその他の障害物検出により方向転換する時には、壁際以外の掃除時よりも清掃機能の能力を大きくする制御を行うことを特徴とするものである。
【００２９】
また、前記制御手段は、掃除終了後に停止する際には周囲の状況を前記音波式センサにて検出し、その状況に基づき周囲に何も無い箇所に停止する制御を行うことを特徴とするものである。
【００３０】
また、前記制御手段は、前回使用後から今回使用時までに掃除機本体内蔵のバッテリを充電していない状態において運転開始操作がなされた時は、充電が必要である旨を報知する制御を行うことを特徴とするものである。
【００３１】
また、掃除機本体内蔵のバッテリを充電するための充電装置を有すると共に、当該充電装置に、掃除機本体の音波式センサから発信された音波を受信すると、それとは異なる周波数の音波を発信する送受信部を備え、前記制御手段は、前記送受信部を用いて前記充電装置を特定して充電装置へ戻る制御を行うことを特徴とするものである。
【００３２】
さらに、前記送受信部して、発信する周波数の異なるものを複数箇所に備えたことを特徴とするものである。
【００３３】
また、前記制御手段は、掃除中に前記バッテリの残量を監視すると共に、前記送受信部を用いて前記充電装置との距離を算出し、バッテリ残量で走行可能な距離が充電装置との距離未満とならないうちに充電装置へ戻る制御を行うことを特徴とするものである。
【００３４】
また、掃除機本体の音波式センサから発信された音波を受信すると、それとは異なる周波数の音波を発信する領域設定手段を備え、前記制御手段は、前記領域設定手段を用いて掃除禁止領域を特定し、その領域への走行を回避する制御を行うことを特徴とするものである。
【００３５】
一方、掃除機本体の音波式センサから発信された音波を受信すると、それとは異なる周波数の音波を発信する領域設定手段を備え、前記制御手段は、前記領域設定手段を用いて掃除重点領域を特定し、その領域での走行時間を増やす制御を行うことを特徴とするものである。
【００３６】
また、周囲温度を検出する温度センサを備え、前記制御手段は、前記音波式センサを用いて対象物の距離を検出する際に、前記温度センサによって検出される周囲温度を用いて温度補正することを特徴とするものである。
【００３７】
また、前記制御手段は、掃除機本体内蔵の吸込モータの過速音を音波式センサを用いて検出し、ゴミ捨てが必要である旨を報知する制御を行うことを特徴とするものである。
【００３８】
また、前記制御手段は、掃除機本体内蔵の吸引モータの過速音を音波式センサを用いて検出し、吸引停止制御を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３９】
本願発明によれば、音波式センサの受信波形波高値が距離に応じて予め定められた設定範囲内の時のみ障害物と認識し、それ以外は障害物と認識しないように制御することにより、音波式センサを用いても、手拍子やシーッという声や金属音などの雑音による誤検出を防ぐことができる。
【００４０】
また、音波式センサの受信波形幅が予め定められた設定範囲内の時のみ障害物と認識し、それ以外は障害物と認識しないように制御することによっても、上記と同様な効果が得られる。
【００４１】
さらに、音波式センサの周波数を２０ｋＨｚ以下にすることにより、高価な専用の超音波センサを使用せずに安価に構成できる。
【００４２】
また、壁際掃除中には壁際以外の掃除時よりも清掃機能の能力を大きくする制御を行うことにより、塵や埃の溜まりやすい壁際においてのみ、吸込力を大きくしたり、回転ブラシの回転数を大きくして清掃能力を大きくすることで、効率的な掃除を行うことができ、バッテリ容量の最適化を図ることもできる。
【００４３】
さらに、壁際以外を掃除中に壁やその他の障害物検出により方向転換する時には、壁際以外の掃除時よりも清掃機能の能力を大きくする制御を行うことで、より効率的な掃除を行うことができる。
【００４４】
また、掃除終了後に停止する際には周囲の状況を音波式センサにて検出し、その状況に基づき周囲に何も無い箇所に停止することにより、掃除が終了し停止する際には近傍に何も無い場所に停止するので、近傍に高温発生源、例えばストーブや石油ファンヒータの温風吹出口などのがある場所に停止して、ケースの変形や破損、ひどい場合には火災に至る虞がなくなり、また、家具等が入り組んだ場所に停止せず、周囲に何も無い広い場所に停止するので使用者が見つけやすくなる。
【００４５】
また、前回使用後から今回使用時までに掃除機本体内蔵のバッテリを充電していない状態において運転開始操作がなされた時は、充電が必要である旨を報知することにより、前回掃除を行い、そのまま充電せずに放置され、今回運転しようとした場合は、要充電を促す表示等による報知が行われるため、そのまま運転開始してしまい掃除の途中で停止して部屋の掃除が中途半端になってしまうことがないよう注意喚起することができる。
【００４６】
また、充電装置に、掃除機本体の音波式センサから発信された音波を受信すると、それとは異なる周波数の音波を発信する送受信部を備え、この送受信部を用いて充電装置を特定して充電装置へ戻る制御を行うことにより、音波式センサを用いて充電装置との距離を検出しながら効率的に自動充電を行うことが可能となる。
【００４７】
さらに、前記送受信部して、発信する周波数の異なるものを複数箇所に備えることにより、充電時に接続する充電口などの充電装置の中での特定部分を判別することができる。従って、自動充電のために充電装置に戻ってくる際、充電口等を検出する時間が短縮され、より効率的に自動充電を行うことが可能となる。
【００４８】
また、掃除中にバッテリ残量を監視すると共に、前記送受信部を用いて充電装置との距離を算出し、バッテリ残量で走行可能な距離が充電装置との距離未満とならないうちに充電装置へ戻る制御を行うことにより、どのようなバッテリ残量の場合でも、途中で停止してしまうことなく確実に自動充電を行うことが可能となり、使用者の使い勝手の向上につながる。
【００４９】
また、掃除機本体の音波式センサから発信された音波を受信すると、それとは異なる周波数の音波を発信する領域設定手段を備え、この領域設定手段を用いて掃除禁止領域を特定し、その領域への走行を回避する制御を行うことにより、掃除する部屋全体の中でも、掃除させたくない領域の設定を容易に行うことができる。
【００５０】
一方、掃除機本体の音波式センサから発信された音波を受信すると、それとは異なる周波数の音波を発信する領域設定手段を備え、この領域設定手段を用いて掃除重点領域を特定し、その領域での走行時間を増やす制御を行うことにより、掃除する部屋全体の中でも、より重点的に掃除させたい領域の設定を容易に行うことができる。
【００５１】
また、周囲温度を検出する温度センサを備え、音波式センサを用いて対象物の距離を検出する際に、前記温度センサによって検出される周囲温度を用いて温度補正することにより、距離検出精度が向上することで、壁等の障害物への衝突回避や壁際等の掃除領域拡大が実現できる。
【００５２】
また、掃除機本体内蔵の吸込モータの過速音を音波式センサを用いて検出し、ゴミ捨て表示等のゴミ捨てが必要である旨を報知する制御を行うことにより、ゴミの種類に関係なく、吸込モータの過速状態を正確に検出でき、ゴミ捨てを促すことで掃除機の性能劣化を防ぐことができる。
【００５３】
また、掃除機本体内蔵の吸引モータの過速音を音波式センサを用いて検出し、吸引停止制御を行うことにより、ゴミの種類に関係なく、吸込モータの過速状態を正確に検出でき、吸引停止することで掃除機の性能劣化を確実に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下、本願発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００５５】
図１は、本願発明の一実施形態に係る自走式掃除機本体の正面図、図２は側面図、図３は平面図、図４は内部構成を示す平面図、図５は制御ブロック図である。
【００５６】
本実施形態における自走式掃除機の掃除機本体１は略円盤形状で、左右両側には操舵走行用駆動輪２ａ，２ｂが備えられており、それらの回転方向により前進，後進を行い、左右の駆動輪２ａ，２ｂを反対方向に回転させることにより、その場での回転が可能となっている。
【００５７】
上記各駆動輪２ａ，２ｂは、それぞれ減速機を内部に有する駆動ユニット３の出力シャフト４に固定されており、各駆動ユニット３は内部のバネにより前側にある駆動ユニット支持シャフト５を中心に回動し、下方に突出するように構成されている。各駆動ユニット支持シャフト５は下ケース６に軸受を介し水平に保持されている。
【００５８】
各駆動ユニット３自体は、下ケース６と上ケース７で構成される本体１に対して下向きに突出するように位置し、上向きに回動可能であるが、バネにより常に下向きの力で押された状態となっている。つまり、各駆動ユニット３に取り付けられた駆動輪２ａ，２ｂは床面に対して常に突出するような力が加えられているが、床面に置かれた状態では本体１の重量とバネの力とのつり合いにより本体１から駆動輪２ａ，２ｂは余り出ていない（最も引っ込んだ）状態を定常状態としている。
【００５９】
また、各駆動ユニット３の入力側には走行モータ８ａ，８ｂが設けてあり、各走行モータ８ａ，８ｂの走行距離検出用のエンコーダ部９ａ，９ｂ（図５に図示）がモータ後部に取り付けられている。本体１の下部前方および後方には支持用車輪１０ａ，１０ｂが設けられている。
【００６０】
本体１の前面バンパ部１１には、前部から左右にかけて、壁等の障害物を検出する音波式センサとして超音波（ここでは１６ｋＨｚ以上で人間の耳に感じない音波）を使用した複数の障害物センサ１２が設けられている。具体的には、最前部とその左右に３つの送信部１２ａが設けられ、それらの両側に４つの受信部１２ｂが設けられている。ここで、本実施形態では、上記障害物センサ１２が使用する超音波の周波数を２０ｋＨｚ以下（例えば１８ｋＨｚ）に設定しており、これにより上記送信部１２ａとしては汎用ブザーなどの発信器を使用することができ、受信部１２ｂとしてはエレクトリックコンデンサマイクでも十分受信可能となる。
【００６１】
また、この前面バンパ部１１には、左右に、本体１が障害物などに接触したことを検出するためのバンパスイッチ１３（図５に示す）が設けられている。
【００６２】
また、図４に示すように、下ケース６底面の前側と左右側には下向きに、床面の段差の有無を検出する赤外線を使用した段差検出センサ１４が設けられている。これらの段差検出センサ１４は、それぞれ赤外発光ダイオード１４ａとフォトトランジスタ１４ｂで構成されており、赤外光の床面からの反射光により床面との距離検出を行っている。
【００６３】
一方、本体１内の後部には、集塵用のダストボックス１５が設けられており、その一端側には、フィルタ１５ａを介して、吸込ファン１６とそれを回転駆動する吸込モータ１７から成る電動送風機１８が配置されている。また、下ケース６の底部には、上記ダストボックス１５に連通する横長の吸込口１９が形成されており、この吸込口１９に臨ませて回転ブラシ２０が設けられている。この回転ブラシ２０が回転ブラシモータ２１（図５に図示）により回転駆動されると、床面の塵埃が掻き上げられ、吸込モータ１７により回転駆動される吸込ファン１６により吸引されて、ダクトボックス１５内に集塵されるようになっている。
【００６４】
また、下ケース６下面の前方斜め左前には、サイドブラシ２２が設けられており、壁際等の塵埃を吸込口１９に向かって掻き出すように配置されている。このサイドブラシ２２には、サイドブラシモータ２３の回転がサイドブラシギア２４を介して伝達されている。
【００６５】
本体１の上面中央部には、図３に示すような操作表示部２５が設けられており、キー操作部としては運転／停止キー２５ａと運転時間切換キー２５ｂがある。また、ＬＥＤ表示部としては、上記運転／停止キー２５ａの前に停止時赤点灯で運転時緑点灯の運転／停止表示ＬＥＤ２５ｃがあり、運転時間切換キー２５ｂの前に３つのＬＥＤから成る運転時間表示ＬＥＤ２５ｄがある。
【００６６】
上述した各部の制御系統は、図５の制御ブロック図に示すように構成されている。すなわち、メイン基板３０には、本願発明の制御手段を構成するマイクロコンピュータ３１が搭載されている。このマイクロコンピュータ３１には、操作表示基板に搭載された操作表示部２５、バンパスイッチ１３、障害物センサ１２を制御するためのサブ基板に搭載された超音波センサ制御部３２、段差検出センサ１４を制御する発光制御・受光増幅部３３、スピーカ３４、走行モータ８ａ，８ｂのドライバ機能や走行モータエンコーダ部９ａ，９ｂの波形整形機能を有する走行モータ制御部３５、吸込モータ１７を駆動する吸込モータ駆動部３６、回転ブラシモータ２１を駆動する回転ブラシモータ駆動部３７、サイドブラシモータ２３を駆動するサイドブラシモータ駆動部３８、その電流検出部３９等が接続されている。なお、回転ブラシモータ駆動部３７とサイドブラシモータ駆動部３８には、フィルタ１５ａを介した吸込モータ１７と違って回転ブラシモータ２１やサイドブラシモータ２３が直接塵埃に晒され焼損の虞があるので、焼損防止機能が付加されている。
【００６７】
また、当該自走式掃除機本体１の電源としてのバッテリ４０が電源スイッチ４１を介して電源回路部４２に接続されており、ここから各部に電源が供給されるように構成されている。上記バッテリ４０の電源電圧は、電池容量電圧変換部４３を介してマイクロコンピュータ３１に入力されている。
【００６８】
次に、本実施形態の動作について説明する。
【００６９】
まず、本体１を近傍の壁に向かうように置き、運転／停止キー２５ａを押す。これにより、本体１は吸込モータ１７、回転ブラシモータ２１をＯＮさせ、走行モータ８ａ，８ｂを駆動して前進を行う。
【００７０】
前進と同時に、超音波センサ制御部３２から汎用ブザーなどの障害物センサ１２に電圧印加を行う。この電圧波形周波数としては、完全な超音波域である３０ｋＨｚというような周波数帯ではなく、エレクトリックコンデンサマイクでも十分受信可能な２０ｋＨｚ以下（例えば１８ｋＨｚ）を使用する。そのため高級な専用の超音波発信器や受信器は必要ない。但し、通常の音声として使用される２ｋＨｚ程度の周波数だと、誤検出の頻度が高過ぎ、本体走行中に何も無いのに障害物の回避動作である停止・回転動作が頻繁に発生して、部屋の掃除が設定時間内に完了しない虞があるため、ある程度可聴域から外れた周波数帯に設定する必要がある。
【００７１】
そのため、前述の１８ｋＨｚ程度に設定している。但し、この場合でも金属同士のカチャカチャ音やシーッなどの発音等に反応してしまうことがある。１８ｋＨｚ程度の周波数帯域の音が含まれているためで、２ｋＨｚ程度よりは頻度は低いが、近くでこの周波数帯の音が発生しているときは誤動作の虞がある。
【００７２】
ここで、音波式センサの送信波形に対する受信波形は図６のようになっている。図６において、ａは送信波形であり、ｂは送信部から受信部に直接入射する直接波で、ｃが障害物で反射して帰ってきた反射波の受信波形である。
【００７３】
また、図７は、横軸に時間（ｍｓ）で示す障害物の各距離に対する受信波形（実線）を重ね合わせたものであり、距離に応じて波形の大きさ（波高値）が違うことが分かる。また、波形の幅はある程度決まっている。
【００７４】
マイクロコンピュータ３１内の演算部では、この受信波形の波高値および波形幅（例えば波高値の８０％に於ける）を演算し、予めマイクロコンピュータ３１内の不揮発性メモリに記憶してある距離に応じた標準的な受信波形データ（波高値データ）との比較および受信波形幅確認を行い、それぞれが予め定められた設定範囲内であれば、実際に障害物があると認識する。
【００７５】
図８は上述した障害物検出判定ルーチンを示すフローチャートである。このフローチャートで示す処理は繰り返し実行され、まずステップＳ１０１で超音波（１８ｋＨｚ）を送信すると、それに対応した受信があるか否かをチェックする（ステップＳ１０２のＮループ）。受信があると、送受信間の時間を測定して、距離を演算する（ステップＳ１０２のＹ→ステップＳ１０３）。
【００７６】
そして、受信した波形の波高値を測定し、波高値が距離に応じて予め定められた設定範囲内か否かを判定する（ステップＳ１０４→ステップＳ１０５）。波高値が設定範囲内であれば、さらに波形幅を測定し、波形幅が予め定められた設定範囲内か否かを判定する（ステップＳ１０５のＹ→ステップＳ１０６→ステップＳ１０７）。波形幅も設定範囲内であれば、障害物と認識して所定の距離で回避動作を行う（ステップＳ１０７のＹ→ステップＳ１０８）。
【００７７】
一方、受信波形の波高値が設定範囲内でないか（ステップＳ１０５のＮ）、あるいは波形幅が設定範囲内でなければ（ステップＳ１０７のＮ）、障害物とは認識せず上記ステップＳ８の障害物回避動作は行わない。
【００７８】
上述したようにして、前進中に前面バンパ部１１の障害物センサ１２（１２ａ，１２ｂ）により、前方の壁等の障害物の認識決定が行われれば、壁等の障害物が前方にあるということで、所定の距離で右回転を行い、壁沿い走行へ移る。
【００７９】
このときには、壁沿いの位置に本体１があることを認識しているので、吸込モータ１７の入力を上げ、また、床面用の回転ブラシモータ２１の回転数もアップさせる。これにより、通常、埃や塵などの特に軽いゴミは部屋に蓄積されると風等により壁際などの隅に寄せられていることが多いので、より効率的な掃除を行うことができる。
【００８０】
壁検出時の回転動作としては、壁と平行になるように右回転中に左端の障害物センサ１２で観測を行い、距離が一番小さくなったところで回転を停止させる。実際には距離検出を行い、回転とともに距離が小さくなってきて極小点を通り過ぎたところから増加し始めるのを検出した後、その分逆回転動作を行い、最終的に壁面と平行な向きに本体１が向くようにする。
【００８１】
壁面と平行になると、サイドブラシ２２を壁と接触させながら回転させ、壁際のゴミを掻き寄せて部屋の外周掃除を行う。
【００８２】
外周走行中に階段や玄関などの段差がある場合は、落下しないよう段差検出センサ１４により段差を検出する。例えば、玄関上がり口であれば、壁沿い走行中まず玄関の段差を前方の段差検出センサ１４により検出し、そのまま右回転すると左側の駆動輪２ａが玄関の段差に落ちる虞があるので、若干（例えば３ｃｍ）の後退を行ってから右回転する。
【００８３】
壁際の掃除を外周に沿って一周した後、掃除は内部のランダム掃除に移る。ランダム走行時の内部掃除は、壁際でなくなるため必要最小限の吸込力になるように吸込モータ１７の印加電圧を落とし、また回転ブラシモータ２１の回転数も低くする。これにより、無駄な電力を消費せずに、運転時間を延長できる。但し、ランダム走行中も障害物を検出し回転する際には、壁やその他の障害物の際であり前述のように塵や埃が多く滞留しているため、吸込モータ１７による吸込力や回転ブラシモータ２１による回転ブラシ２０の回転数を大きくする。
【００８４】
図９は上述した走行、吸込制御ルーチンを示すフローチャートである。走行開始時には、壁際に達するまでは直進すると共に、吸込モータ１７による吸込力と回転ブラシモータ２１による回転ブラシ２０の回転数は通常制御とする（ステップＳ２０１→ステップ２０２のＮループ）。
【００８５】
壁際に達すると、吸込モータ１７による吸込力と回転ブラシモータ２１による回転ブラシ２０の回転数を最大まで上げ、右回転して壁際走行に移行する（ステップＳ２０２のＹ→ステップＳ２０３→ステップＳ２０４）。
【００８６】
そして、壁際掃除が終了するのをチェックし（ステップＳ２０５のＮループ）、終了すれば、ランダム内部掃除に移り、吸込モータ１７による吸込力と回転ブラシモータ２１による回転ブラシ２０の回転数は通常制御とする（ステップＳ２０５のＹ→ステップ２０６）。
【００８７】
ランダム内部掃除においても、障害物が検出されれば、回転する際に、吸込モータ１７による吸込力や回転ブラシモータ２１による回転ブラシ２０の回転数を最大まで上げる（ステップＳ２０７のＹ→ステップＳ２０８）。
【００８８】
ランダム掃除の時間は、操作表示部２５の運転時間切換キー２５ｂにより設定した時間であり、その運転時間が経過すると運転停止動作に入る。
【００８９】
図１０は停止制御ルーチンを示すフローチャートである。運転停止の場合、設定した運転時間が経過したか否かをチェックし（ステップＳ３０１のＮループ）、運転時間が経過すると、その場で３６０°回転を行い、周囲（一定範囲内の近傍）に障害物等が何も無い場所かどうかの判定を行う（ステップＳ３０１のＹ→ステップＳ３０２→ステップＳ３０３）。何も無ければ停止し（ステップＳ３０３のＹ→ステップＳ３０４）、近傍に障害物が有ると判定した場合は検出した障害物と逆方向，すなわち障害物から離れる方向へ所定距離走行する（ステップＳ３０３のＮ→ステップＳ３０５）。そして再びその場で３６０°回転し、周囲の障害物等の判定を行う（ステップＳ３０２→ステップＳ３０３）。この動作を繰り返すことにより、周囲に何も無い場所を探して停止位置を決定する。
【００９０】
上述してきたように、本実施形態によれば、音波式センサを用いた障害物センサ１２の受信波形波高値が距離に応じて予め定められた設定範囲内で、かつ受信波形幅が予め定められた設定範囲内の時のみ障害物と認識し、それ以外は障害物と認識しないように制御することにより、音波式センサを用いても、手拍子やシーッという声や金属音などの雑音による誤検出を防ぐことができる。
【００９１】
なお、受信波形波高値と波形幅のいずれか一方のみでも良いが、両方を用いて判定することにより、上述したような雑音による誤検出をより確実に防ぐことができる。
【００９２】
また、障害物センサ１２として用いる音波式センサの周波数を２０ｋＨｚ以下にすることにより、汎用ブザーやエレクトリックコンデンサマイクなどを利用することができるので、高価な専用の超音波センサを使用せずに安価に構成できる。
【００９３】
また、塵や埃の溜まりやすい壁際やその他の障害物の際においてのみ、吸込力を大きくし、回転ブラシ２０の回転数を大きくすることで、より効率的な掃除を行うことができ、バッテリ容量の最適化を図ることもできる。なお、いずれか一方のみを大きくすることによっても一定の効果は得られる。
【００９４】
また、掃除が終了して停止する際には、近傍に何も無い場所に停止するので、近傍に高温発生源、例えばストーブや石油ファンヒータの温風吹出口などがある場所に停止して、ケースの変形や破損、ひどい場合には火災に至る虞もなくる。また、家具等が入り組んだ場所に停止せず、周囲に何も無い広い場所に停止するので使用者が見つけやすくなる。
【００９５】
図１１は、本願発明の他の実施形態を示す制御ブロック図であり、前記実施形態と同一符号は同一又は相当部分を示している。
【００９６】
本実施形態では、前回使用後から今回使用時までに掃除機本体１内蔵のバッテリ４０を充電していない状態において運転開始操作がなされた時は、充電が必要である旨を表示するようにしたものである。
【００９７】
具体的に説明すると、本実施形態では、図１１に示すように、メイン基板３０に、充電器によりバッテリ４０の充電がなされたか否かや充電時間等を検出して、検出した充電情報をマイクロコンピュータ３１へ出力する充電検出部４４と、マイクロコンピュータ３１が上記充電情報を記憶しておくための充電情報記憶部として電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）４５が備えられている。また、前記図３に示した操作表示部２５において、運転／停止キー２５ａの前にある運転／停止表示ＬＥＤ２５ｃは停止時赤点灯で運転時緑点灯の表示がなされるが、停止時赤点灯のＬＥＤ２５ｃを赤点滅させることにより充電が必要である旨の表示も兼ねるように構成している。
【００９８】
以上の構成において、掃除機本体１が掃除を終えて停止すると、その後、マイクロコンピュータ３１はバッテリ４０が充電されたか否かを充電検出部４４にて監視し、充電が行われれば、その充電情報をマイクロコンピュータ３１から充電情報記憶部である不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）４５に記憶する。この充電情報から、前回掃除終了時点から今回掃除開始までの間に充電が行われたか、それは何分行われたかなどの情報を得ることができる。
【００９９】
従って、次の日に運転開始操作がなされた場合には、充電不足なのかどうかが分かり、充電されていれば通常通りに運転開始する。一方、充電されていなければ運転／停止表示ＬＥＤ２５ｃを赤点滅させることにより、充電が必要であることを使用者に促すことができる。この要充電表示によって、充電せずに運転した場合はバッテリ残量が元々の容量から昨日消費した残りしかなく、掃除対象部屋を運転するには足りないことが分かるので、確実に充電させることができ、掃除の途中で停止してしまうようなことがなくなる。なお、途中停止しても構わない場合、もう一度運転／停止キー２５ａを押すことにより運転させることができるように構成することも可能である。
【０１００】
このように、本実施形態においては、前回掃除を行い、そのまま充電せずに放置され、今回運転した場合は、要充電を促す表示がでるため、そのまま運転開始してしまって掃除の途中で停止して部屋の掃除が中途半端になってしまうことがないよう注意喚起することができる。
【０１０１】
なお、一般的には表示による報知が簡単で分かりやすいが、スピーカ３４を用いた音声等による報知やそれらの組み合わせによることも可能である。また、停止時赤点灯のＬＥＤ２５ｃを赤点滅させることで充電が必要である旨の表示も兼ねることにより、低コスト化を図ることができるが、要充電専用の表示手段を設けるようにしても良い。
【０１０２】
図１２は、本願発明の更に他の実施形態を示す制御ブロック図であり、前記実施形態と同一符号は同一又は相当部分を示している。
【０１０３】
本実施形態においては、掃除機本体１内蔵のバッテリ４０を充電するための図示しない充電台（充電装置）を有すると共に、当該充電台に、掃除機本体１に設けられた充電台検出センサ（音波式センサ）２６から発信された超音波を受信すると、それとは異なる周波数の超音波を発信する送受信部５１を備え、掃除機本体１のマイクロコンピュータ３１は、前記送受信部５１を用いて充電台を特定して充電台へ戻る制御を行うようにしたものである。
【０１０４】
前述したように、音波式センサを用いた距離算出方法とは、音波式センサより発信された超音波が対象物で反射し、その反射波が音波式センサによって受信されるまでの時間を計測して、その時間に音波速度を乗じることにより、対象物までの往復距離を算出することができるというものである。音波速度については、以下の式で表すことができる。
音波速度：V=331.5+0.6T（ｍ/ｓ）        T：周囲温度（℃）
しかしながら、この方法を充電台の位置特定に用いるためには、受信した反射波の内、どれが充電台で反射したものかを判別する必要がある。そのために、周波数の異なる超音波を用いることにより、つまり、充電台には掃除機本体１から発信された超音波を受信すると、それとは異なる周波数の超音波を発信する機能を設けておくことにより、この問題を解決することができる。
【０１０５】
自走式掃除機本体１が充電台検出に用いる周波数Ａの超音波を超音波Ａ、充電台から発信する周波数Ｂの超音波を超音波Ｂとする。まず、掃除機本体１は、充電台の位置特定のため充電台検出センサ２６より超音波Ａを放射線状に発信する。充電台送受信部５１は、その超音波Ａを受信すると、直ちに超音波Ｂを放射線状に発信する。そして、掃除機本体１は、様々な対象物で反射して戻ってくる反射超音波Ａとともに、充電台から戻ってくる超音波Ｂを充電台検出センサ２６で受信し区別することで、充電台がある方向を特定することができる。また、超音波Ａを発信してから超音波Ｂを受信するまでの時間を計測し、音波速度を乗じることで、充電台までの往復距離を算出することができる。なお、上記充電台検出センサ２６は、前記図１，図２に示した障害物センサ送受信部１２ａ，１２ｂと同じ場所に設けることができる。
【０１０６】
図１３は上記距離算出時の掃除機本体側のフローチャート、図１４は同じく充電台側のフローチャートであり、これらのフローチャートで示す処理は繰り返し実行される。
【０１０７】
まず、掃除機本体１側では、充電台検出センサ２６より超音波Ａを発信し、タイマにて時間計測を開始する（図１３のステップＳ４０１→ステップＳ４０２）。
【０１０８】
一方、充電台側では、送受信部５１で超音波Ａを受信したか否かをチェックし（図１４のステップＳ５０１のＮループ）、超音波Ａを受信すると送受信部５１より超音波Ｂを発信する（ステップＳ５０１のＹ→ステップＳ５０２）。
【０１０９】
これに対して、掃除機本体１側では、充電台より発信された超音波Ｂを充電台検出センサ２６が受信したか否かをタイマ時間をカウントアップしながらチェックしている（図１３のステップＳ４０３のＮ→ステップＳ４０４→ステップＳ４０３のループ）。そして、充電台より発信された超音波Ｂを充電台検出センサ２６が受信すると、前述した音波速度とタイマ時間より、往復距離を算出し、充電台との距離を判定する（ステップＳ４０３のＹ→ステップＳ４０５）。
【０１１０】
このようにして充電台との距離を算出しながら、その方向に掃除機本体１を進める走行制御を行うことにより、自動で掃除機本体１を充電台まで戻すことができ、効率的に自動充電を行うことが可能となる。
【０１１１】
なお、上記実施形態では、掃除機本体１に障害物センサ１２とは別に充電台検出センサ２６を設けたが、障害物センサ１２を流用することも可能であり、このようにすればコストアップを抑えることができる。
【０１１２】
また、充電台から放射線状に発信する超音波に関しては、超音波Ｂだけでなく、更に異なる周波数の超音波も加え複数化を行うことにより、充電時に接続する充電口などの充電台の中での特定部分を判別することができる。
【０１１３】
図１５は、上述した超音波Ａ，Ｂとは異なる周波数Ｃの超音波Ｃを加えた距離算出時の掃除機本体側のフローチャート、図１６は同じく充電台側のフローチャートであり、これらのフローチャートで示す処理は繰り返し実行される。
【０１１４】
まず、掃除機本体１側では、充電台検出センサより超音波Ａを発信し、タイマにて時間計測を開始する（図１５のステップＳ６０１→ステップＳ６０２）。
【０１１５】
一方、充電台側では、超音波Ａを受信したか否かをチェックし（図１６のステップＳ７０１のＮループ）、超音波Ａを受信すると超音波Ｂと超音波Ｃを発信する（ステップＳ７０１のＹ→ステップＳ７０２→ステップＳ７０３）。
【０１１６】
これに対して、掃除機本体１側では、充電台より発信された超音波Ｂ，Ｃを充電台検出センサが受信したか否かをタイマ時間をカウントアップしながらチェックしている（図１５のステップＳ６０３〜ステップＳ６０８のＮ→ステップＳ６０３のループ）。そして、充電台検出センサが充電台より発信された超音波Ｂを受信すると、前述した音波速度とタイマ時間より、往復距離を算出し、充電台の超音波Ｂ発信部との距離を判定する（ステップＳ６０４のＹ→ステップＳ６０９）。また、充電台検出センサが充電台より発信された超音波Ｃを受信すると、同じく音波速度とタイマ時間より、往復距離を算出し、充電台の超音波Ｃ発信部との距離を判定する。そして、超音波Ｂ，Ｃとも受信済みになると終了する（ステップＳ６０８のＹ）。
【０１１７】
このようにして充電台の所望箇所との距離を算出しながら、その方向に掃除機本体１を進める走行制御を行うことにより、自動充電のため掃除機本体１が充電台に戻ってくる際、充電口等を検出する時間が短縮され、より効率的に自動充電を行うことが可能となる。
【０１１８】
図１７，図１８は、本願発明の更に他の実施形態を示すフローチャートであり、制御系統は前記図１２に示した制御ブロック図と同様である。
【０１１９】
本実施形態においては、掃除中にバッテリ４０の残量を監視すると共に、充電台の送受信部５１を用いて充電台との距離を算出し、バッテリ４０の残量で走行可能な距離が充電台との距離未満とならないうちに充電台へ戻る制御を行うようにしたものである。
【０１２０】
具体的には、自走式掃除機本体１が掃除を行う際、マイクロコンピュータ３１は電池容量電圧変換部４３を介してバッテリ４０の残量を監視し、その残量で走行可能となる距離を逐次算出するようにする。それとともに、前述した実施形態に示した技術で充電台との距離も算出して比較することで、常に充電台まで走行可能な条件下での掃除制御が可能となる。
【０１２１】
つまり、充電台までの距離が、バッテリ４０の残量で走行可能な距離より短ければ、いつ掃除が終了しても充電台まで戻ることができる。反対に、充電台までの距離が、バッテリ４０の残量で走行可能な距離に達すれば、そのまま掃除を続けてしまうと、終了後に充電台まで戻るバッテリ容量が残らなくなるため、距離が等しくなったときに掃除終了し、充電台まで戻るようにする。これより、充電台に戻る途中でバッテリ残量がなくなることはない。
【０１２２】
図１７，図１８のフローチャートを用いて説明すると、まず、掃除機本体１側では、充電台検出センサ２６より超音波Ａを発信し、タイマにて時間計測を開始する（図１７のステップＳ８０１→ステップＳ８０２）。
【０１２３】
一方、充電台側では、送受信部５１で超音波Ａを受信したか否かをチェックし（図１８のステップＳ９０１のＮループ）、超音波Ａを受信すると送受信部５１より超音波Ｂを発信する（ステップＳ９０１のＹ→ステップＳ９０２）。
【０１２４】
これに対して、掃除機本体１側では、充電台より発信された超音波Ｂを充電台検出センサ２６が受信したか否かをタイマ時間をカウントアップしながらチェックしている（図１７のステップＳ８０３のＮ→ステップＳ８０４→ステップＳ８０３のループ）。そして、充電台より発信された超音波Ｂを充電台検出センサ２６が受信すると、前述した音波速度とタイマ時間より、往復距離を算出し、充電台との距離を判定する（ステップＳ８０３のＹ→ステップＳ８０５）。
【０１２５】
さらに、電池容量電圧変換部４３を介してバッテリ４０の電池残量（電圧）を検出し、検出した電池残量より、最悪の条件でも走行可能な距離を算出する（ステップＳ８０６→ステップＳ８０７）。
【０１２６】
そして、上記により算出した充電台との距離と走行可能距離を比較し、走行可能距離が充電台との距離より大きければ未だ大丈夫であるので、そのまま終了する（ステップＳ８０８のＮ）。
【０１２７】
一方、充電台との距離と走行可能距離が等しくなれば、これ以上掃除を続けると充電台に戻れなくなるので、そこで掃除を終了し、充電台へ向かう走行処理に移行する（ステップＳ８０８のＹ→ステップＳ８０９）。
【０１２８】
このように制御することにより、どのようなバッテリ残量の場合でも、途中で停止してしまうことなく確実に自動充電を行うことが可能となり、途中で停止してしまった場合には使用者が掃除機本体１を充電台まで持ち運んで手動で充電しなければならないので、使用者の使い勝手の向上につながる。
【０１２９】
図１９は、本願発明の更に他の実施形態を示す制御ブロック図であり、前記実施形態と同一符号は同一又は相当部分を示している。
【０１３０】
本実施形態においては、掃除機本体１に設けられたユニット検出センサ（音波式センサ）２７から発信された超音波を受信すると、それとは異なる周波数の超音波を発信する領域設定ユニット（領域設定手段）５２を備え、掃除機本体１のマイクロコンピュータ３１は、上記領域設定ユニット５２を用いて掃除禁止領域や掃除重点領域を特定し、その領域への走行を回避したり、その領域での走行時間を増やす制御を行うようにしたものである。
【０１３１】
上記領域設定ユニット５２とは、床面に立てた状態に設置できるポール等に掃除機本体１のユニット検出センサ２７から発信された前記実施形態と同様な周波数Ａの超音波Ａを受信すると、それとは異なる周波数Ｂの超音波Ｂを放射線状に発信する送受信部を設けたものである。これより、掃除機本体１のマイクロコンピュータ３１は、ユニット検出センサ２７の送信部より超音波Ａを発信してから領域設定ユニット５２からの超音波Ｂをユニット検出センサ２７の受信部で受信するまでの時間を計測し、音波速度に乗じることで、領域設定ユニット５２の位置を特定することができる。
【０１３２】
すなわち、上記領域設定ユニット５２を掃除禁止領域設定用として用いる場合は、掃除する部屋の中で掃除させたくない領域があるとき、その領域に１つ、もしくは複数の領域設定ユニット５２を配置する。掃除機本体１が掃除しているとき、このユニット５２から放射線状に発信された超音波Ｂを受信すれば、予め決められた設定距離以内に近づかないように距離比較を行い、設定距離に達したときには、その領域から回避するような走行制御を行う。
【０１３３】
図２０，図２１に示すフローチャートを用いて説明すると、まず、掃除機本体１側では、ユニット検出センサ２７より超音波Ａを発信し、タイマにて時間計測を開始する（図２０のステップＳ１００１→ステップＳ１００２）。
【０１３４】
一方、領域設定ユニット５２側では、送受信部で超音波Ａを受信したか否かをチェックし（図２１のステップＳ１１０１のＮループ）、超音波Ａを受信すると送受信部より超音波Ｂを発信する（ステップＳ１１０１のＹ→ステップＳ１１０２）。
【０１３５】
これに対して、掃除機本体１側では、領域設定ユニット５２より発信された超音波Ｂをユニット検出センサ２７が受信したか否かをタイマ時間をカウントアップしながらチェックしている（図２０のステップＳ１００３のＮ→ステップＳ１００４→ステップＳ１００３のループ）。そして、領域設定ユニット５２より発信された超音波Ｂをユニット検出センサ２７が受信すると、前述した音波速度とタイマ時間より、往復距離を算出し、ユニット５２との距離を判定する（ステップＳ１００３のＹ→ステップＳ１００５）。
【０１３６】
そして、上記により算出したユニット５２との距離と設定距離を比較し、ユニット５２との距離が設定距離より大きければそのまま終了する（ステップＳ１００６のＮ）。
【０１３７】
一方、ユニット５２との距離が設定距離以下になれば、ユニット５２から離れる回避走行処理に移行する（ステップＳ１００６のＹ→ステップＳ１００７）。
【０１３８】
また、上記領域設定ユニット５２を掃除重点領域設定用として用いる場合は、掃除する部屋の中で、より重点的に掃除させたい領域があるとき、その領域に１つ、もしくは複数の領域設定ユニット５２を配置する。掃除機本体１が掃除しているとき、このユニット５２から放射線状に発信された超音波Ｂを受信すれば、距離比較を行い、予め決められた設定距離以内になったときに、この設定距離以内での走行が予め決められた設定時間続くように、その領域から遠ざからないような走行制御を行う。なお、領域設定ユニット５２側の制御は前記図２１と同様である。
【０１３９】
図２２と前記図２１に示すフローチャートを用いて説明すると、まず、掃除機本体１側では、ユニット検出センサ２７より超音波Ａを発信し、タイマにて時間計測を開始する（図２２のステップＳ１２０１→ステップＳ１２０２）。
【０１４０】
一方、領域設定ユニット５２側では、前記同様、送受信部で超音波Ａを受信したか否かをチェックし（図２１のステップＳ１１０１のＮループ）、超音波Ａを受信すると送受信部より超音波Ｂを発信する（ステップＳ１１０１のＹ→ステップＳ１１０２）。
【０１４１】
これに対して、掃除機本体１側では、領域設定ユニット５２より発信された超音波Ｂをユニット検出センサ２７が受信したか否かをタイマ時間をカウントアップしながらチェックしている（図２２のステップＳ１２０３のＮ→ステップＳ１２０４→ステップＳ１２０３のループ）。そして、領域設定ユニット５２より発信された超音波Ｂをユニット検出センサ２７が受信すると、前述した音波速度とタイマ時間より、往復距離を算出し、ユニット５２との距離を判定する（ステップＳ１２０３のＹ→ステップＳ１２０５）。
【０１４２】
そして、上記により算出したユニット５２との距離と設定距離を比較し、ユニット５２との距離が設定距離より大きければそのまま終了する（ステップＳ１２０６のＮ）。
【０１４３】
一方、ユニット５２との距離が設定距離以下になれば、周回走行タイマの周回走行時間が設定時間以下か否かをチェックするが、ここでは未だ周回走行タイマのカウントアップもしておらず設定時間以下であるので、周回走行タイマをカウントアップしてユニット５２から離れない周回走行処理に移行する（ステップＳ１２０６のＹ→ステップＳ１２０７のＹ→ステップＳ１２０８→ステップＳ１２０９）。
【０１４４】
上述した処理が繰り返し行われて、ユニット５２との距離が設定距離以下での周回走行時間が設定時間を超えれば、周回走行タイマをクリアして終了する（ステップＳ１２０６のＹ→ステップＳ１２０７のＮ→ステップＳ１２１０）。
【０１４５】
上述したように制御することにより、掃除する部屋全体の中でも、掃除させたくない領域や、より重点的に掃除させたい領域の設定を容易に行うことができ、掃除効率向上にもつながる。
【０１４６】
図２３は、本願発明の更に他の実施形態における自走式掃除機本体の平面図、図２４はその制御ブロック図であり、前記実施形態と同一符号は同一又は相当部分を示している。
【０１４７】
本実施形態においては、掃除機本体１の上面前側に周囲温度を検出するサーミスタ等から成る温度センサ２８を備え、障害物センサ（音波式センサ）１２を用いて対象物との距離を検出する際に、温度センサ２８によって検出される周囲温度を用いて温度補正するようにしたものである。
【０１４８】
例えば、障害物センサ１２の送信部より超音波を発信してから対象物の反射波を障害物センサ１２の受信部で受信するまでの時間が0.5msのとき、音波速度は以下の式で表すことができるので、
音波速度：V=331.5+0.6T（ｍ/ｓ）        T：周囲温度（℃）
温度センサ２８にて検出された周囲温度を用いて音波速度の温度補正を行えば、周囲温度が0℃のとき対象物までの距離は約83mmとなり、周囲温度が40℃のとき対象物までの距離は約89mmとなる。従って、同じ反射波検出時間でも、検出誤差なく正確に対象物までの距離を計測することができる。
【０１４９】
図２５は上述した距離検出処理を示すフローチャートであり、このフローチャートで示す処理は繰り返し実行される。
【０１５０】
まず、温度センサ２８より周囲温度(T)を検出すると共に、障害物センサ１２の送信部より超音波を発信し、タイマにて時間計測を開始する（ステップＳ１３０１→ステップＳ１３０２→ステップＳ１３０３）。
【０１５１】
そして、障害物より反射してきた超音波を障害物センサ１２の受信部で受信したか否かをタイマ時間をカウントアップしながらチェックする（ステップＳ１３０４のＮ→ステップＳ１３０５→ステップＳ１３０４のループ）。
【０１５２】
障害物より反射してきた超音波を障害物センサ１２の受信部で受信すると、温度センサ２８により検出された周囲温度(T)より上記式を用いて音波速度を算出する（ステップＳ１３０４のＹ→ステップＳ１３０６）。そして、上記音波速度とタイマ時間より、往復距離を算出し、障害物との距離を判定する（ステップＳ１３０７）。
【０１５３】
以上のように、距離検出の際に周囲温度を用いて温度補正することにより、距離検出精度が向上することで、壁等の障害物への衝突回避や壁際等の掃除領域拡大が実現できる。
【０１５４】
なお、上記実施形態では、障害物との距離検出の際に温度補正する場合について説明したが、前述してきた実施形態に示した充電台との距離検出の際や、領域設定ユニットとの距離検出の際にも、上述した周囲温度を用いた温度補正を適用してすれば上記と同様に距離検出精度が向上する。
【０１５５】
図２６は、本願発明の更に他の実施形態における自走式掃除機本体の内部構成を示す平面図、図２７はその制御ブロック図であり、前記実施形態と同一符号は同一又は相当部分を示している。
【０１５６】
本実施形態においては、掃除機本体１内蔵の吸込モータ１７の過速音を、超音波を用いた音波式センサである吸込モータ加速センサ２９を用いて検出し、ゴミ捨て表示や吸引停止制御を行うようにしたものである。
【０１５７】
具体的には、掃除機本体１の内部に、吸込モータ１７に隣接して、吸込モータ１７が過速状態となったときに発生する超音波を検出するように設定した超音波センサから成る吸込モータ過速センサ２９を設けておく。掃除中にダストボックス１５内のゴミの溜まり過ぎにより、吸込モータ１７が過速状態になり、これ以上掃除を続ければ掃除機本体１の性能劣化につながるとき、吸込モータ過速センサ２９がその過速音（超音波）を検出し、操作表示部２５の前述した運転／停止表示ＬＥＤ２５ｃ又は運転時間表示ＬＥＤ２５ｃを点滅表示する等によりゴミ捨て表示を行う。その後、ゴミ捨てされることなく一定時間以内に吸込モータ音に変化がなければ、吸引停止の安全動作を行う。
【０１５８】
図２８は上述した吸込モータ１７の過速時の制御を示すフローチャートであり、このフローチャートで示す制御は繰り返し実行される。
【０１５９】
まず、吸込モータ１７の異常過速で発生する超音波を吸込モータ過速センサ２９が受信したか否かをチェックし、受信していなければタイマをクリアして終了する（ステップＳ１４０１のＮ→ステップＳ１４０２）。
【０１６０】
一方、吸込モータ１７の異常過速で発生する超音波を吸込モータ過速センサ２９が受信した場合には、タイマをカウントアップすると共に、ゴミ捨て表示処理を行う（ステップＳ１４０１のＹ→ステップＳ１４０３→ステップ１４０４）。そして、タイマが予め決められた設定時間以上になったか否かをチェックし、設定時間以上になっていなければそのまま終了する（ステップＳ１４０５のＮ）。
【０１６１】
上記ゴミ捨て表示に使用者が気づいてダストボックス１５内に溜まったゴミを捨てれば良いが、ゴミ捨て表示に気づかない等によりゴミ捨てがなされないときには、上記過速音の検出とタイマのカウントアップ（ステップＳ１４０１のＹ→ステップＳ１４０３）が繰り返され、タイマが設定時間以上になると、吸込モータ１７の動作を停止する（ステップＳ１４０５のＹ→ステップＳ１４０６）。
【０１６２】
以上のように制御することにより、ゴミの種類に関係なく、吸込モータ１７の過速状態を正確に検出でき、ゴミ捨て表示により使用者にゴミ捨てを促すことで掃除機の性能劣化を防ぐことができる。さらに吸込モータ１７の過速状態が続くときは、吸込モータ１７による吸引動作を停止することで、掃除機の性能劣化を確実に防ぐことができる。
【０１６３】
なお、一般的には表示による報知が簡単で分かりやすいが、スピーカ３４を用いた音声等による報知やそれらの組み合わせによることも可能である。また、操作表示部２５の運転／停止表示ＬＥＤ２５ｃや運転時間表示ＬＥＤ２５ｃを点滅させることによりゴミ捨て表示も兼ねることにより、低コスト化を図ることができるが、ゴミ捨て表示専用の表示手段を設けるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】本願発明の一実施形態に係る自走式掃除機本体の正面図。
【図２】同じく側面図。
【図３】同じく平面図。
【図４】内部構成を示す平面図。
【図５】制御ブロック図。
【図６】音波式センサの送信波形に対する受信波形を示す図。
【図７】障害物の各距離に対する受信波形を重ね合わせて示した障害物検出判定の説明図。
【図８】障害物検出判定ルーチンを示すフローチャート。
【図９】走行、吸込制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１０】停止制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１１】本願発明の他の実施形態を示す制御ブロック図。
【図１２】本願発明の更に他の実施形態を示す制御ブロック図。
【図１３】上記実施形態における超音波Ａ，Ｂを用いた充電台との距離算出時の掃除機本体側のフローチャート。
【図１４】同じく充電台側のフローチャート。
【図１５】上記超音波Ａ，Ｂとは異なる周波数Ｃの超音波Ｃを加えた距離算出時の掃除機本体側のフローチャート。
【図１６】同じく充電台側のフローチャート。
【図１７】本願発明の更に他の実施形態と示す掃除機本体側のフローチャート。
【図１８】同じく充電台側のフローチャート。
【図１９】本願発明の更に他の実施形態を示す制御ブロック図。
【図２０】上記実施形態において領域設定ユニットを掃除禁止領域設定に使用した場合の掃除機本体側のフローチャート。
【図２１】同じく領域設定ユニット側のフローチャート。
【図２２】上記実施形態において領域設定ユニットを掃除重点領域設定に使用した場合の掃除機本体側のフローチャート。
【図２３】本願発明の更に他の実施形態における自走式掃除機本体の平面図。
【図２４】同じくその制御ブロック図。
【図２５】同じくその距離検出のフローチャート。
【図２６】本願発明の更に他の実施形態における自走式掃除機本体の内部構成を示す平面図。
【図２７】同じくその制御ブロック図。
【図２８】同じくその吸込モータの過速時の制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１６５】
１  掃除機本体
２ａ，２ｂ  駆動輪
８ａ，８ｂ  走行モータ
１１  前面バンパ部
１２  障害物センサ
１５  ダストボックス
１６  吸込ファン
１７  吸込モータ
１８  電動送風機
１９  吸込口
２０  回転ブラシ
２１  回転ブラシモータ
２２  サイドブラシ
２３  サイドブラシモータ
２５  操作表示部
２５ａ  運転／停止キー
２５ｂ  運転時間切換キー
２５ｃ  運転／停止表示ＬＥＤ
２５ｄ  運転時間表示ＬＥＤ
２６  充電台検出センサ
２７  ユニット検出センサ
２８  温度センサ
２９  吸込モータ過速センサ
３１  マイクロコンピュータ
３２  超音波センサ制御部
４０  バッテリ
４３  電池容量電圧変換部
４４  充電検出部
４５  不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）
５１  充電台送受信部
５２  領域設定ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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